一瓶水在深海會爆嗎？如果會，不蓋瓶蓋它就不爆了嗎？

11-30

謝邀 @StalemateF
收穫了不少贊，感謝大家。手術很順利，加個段子。
做手術時，醫生拿著鉗子鑷子在我嘴裡搗鼓，邊弄邊說：哎呀，這麼漂亮的手術居然沒人來欣賞，太沒意思了。這時又走進一個白大褂，他趕緊叫白大褂過來，說快看，看我這手術多棒……心中一萬隻羊駝跑過～～～

~~~~~~~原答案分割線，修補中~~~~~~~

你們的贊是我最大的動力。

參數說明：
海水的密度取1.025×103kg/m3
世界上最深的海在馬里亞納海溝，最深處在斐查茲海淵，為10924米，是地球的最深點。百科上有說俄國人測量到了11929米。好吧，不爭論，以12000米記。
根據中學物理
p=ρgh（適用於液體）顯然，水越深壓強越大。
壓強大約在120MPa左右。什麼概念呢？1200個大氣壓強。
好像挺厲害的樣子哎~~~

1、空瓶情況（假定空瓶可以待住。為什麼要舉例說空瓶？因為材料力學有理論解呀，而且好分析，後面會說到。）（題主雖然沒有問，但是我已經說過原因了！！！）
（就不能想辦法讓它沉下去？？？灌點水銀進去好不好？？？放個鉛塊好不好？？？水銀和鉛塊對瓶壁有壓力？相比於120MPa的壓強這點壓力能不能忽略了？？？放進去一點東西有不會改變太多內壓。好吧，為啥這麼多人都回復說空瓶沉不下去？因為他們就知道這點簡單的漏洞，不交代一下他們就能認為找到了漏洞。
不服氣？你們看看 @李世鼓樓的評論，人家那才叫回復的有科學水平。）

一個瓶子放在海底，會受到來自各個方向的壓力。

我首先想到了用薄壁圓筒來簡化。
材料力學中受內壓分析如下：

開始我想，外壓不就換個方向么。
假定尺寸如下：

很容易得出軸嚮應力為480MPa，周嚮應力為960MPa。（此例非薄壁，故只是近似）
這個應力較大，一般玻璃很難抗住。
但是，但是，這都是擠壓應力，實際上，還有切應力，表面也有第3個方向上的正應力，所以，想知道怎麼壞的，還是很難的。而且這個瓶子還是個厚壁。所以，為了省事，我還是去用有限元吧。
下午哄騙師弟把計算站讓給了我，嘿嘿~~~

同樣的尺寸，壁厚為5mm，在120MPa的壓強下，應力大概是這個樣子。
注意，下圖變形比率為1，但是模量用的是玻璃（55GPa，泊松比0.25），真正這樣的變形，玻璃早碎了。

4510MPa，這怎麼能忍。及時消除應力集中，應力最大也有三千多兆帕，高強度鋼也受不了呀。
那怎麼辦？
好辦，「心細皮厚」。
將瓶子加厚！
現在加厚到15mm。

考慮到部分網格原因，有奇異點主要部分應力已經到了600MPa左右，嗯，舒服多了~~

2、灌海水的情況
上面計算的都是空腔，有點像我們的潛艇在水下的狀態。然而，題主非要灌水。灌水就罷了，還把瓶蓋給我蓋起來了~~~
你知道么，你灌個水我頭疼了一晚上，如果非要把不可壓縮的水考慮進去，就要計算流固耦合了，雖然略微會點，不過要費事多了。
但是，毛主席教導我們，不要向困難低頭。於是，我想了個折中的辦法。
常溫下20℃時,水的壓縮係數 βw=4.5 × 10^-10/Pa=4.5 × 10^-4/MPa，或者說水的體積彈性模量是2.18×10^9Pa，一般處理成不可壓縮。由於瓶子受壓後體積變小，就會使得內部的水產生壓強，從而保護瓶子被壓扁。
不可壓縮，我想到的橡膠，比較軟，一般也被認為是不可壓縮材料。
於是，我用橡膠本構代替了水，希望得到比較好的結果。

果不其然~~~

還是5mm厚的瓶子應力瞬間降到了130MPa，和水壓差不多了。比較符合預期。

總結：
1、一般的空瓶子如果在這樣的壓力下，基本會被壓扁、壓碎。
2、裝滿水蓋上瓶蓋後，材料承受基本相當於當地的靜水壓力（不懂請查材料力學書），不是很弱的材料一般都沒有問題。（這裡涉及到材料強度問題，具體材料具體分析。注意，這裡是靜水壓力，所以和一般強度不能劃等號）
3、裝滿水不蓋瓶蓋，瓶子只承受靜水壓力，在120MPa靜水壓力下不破壞的材料基本沒有問題（如鋼鐵）。

後記：
為什麼我懷著「極大」的熱情來答這題？因為這個問題小時候我就想過，後來不了了之了。多少年以後，我發現我盡讓可以通過所學基本解答了。不勝歡喜~~~

你們一定能在說這個：

盜的圖，噓……

我覺得這是一個很好的問題呀為什麼你們非要把關注點集中在密度的大小和是否沉得下去上面？
計算部分高票答案寫了，我覺得是可以接受的，我就說一些更為直觀的解釋吧。
首先回答不帶蓋子的瓶子在深水中的情況：由於瓶子不帶蓋，沉到深水後瓶子內外壓強是相等的，基本可以看做是處在三向等壓狀態，而根據強度理論，處於三向等壓狀態下的材料是不會被破壞的。關於這點可以想像一些沉船的殘骸，無論在多麼深的海底都是不會被壓壞的（前提是沒有空腔）。
再回答帶了蓋子的情況：忽略中間的過程，假設這瓶水直接出現在深海，顯然內外壓強不相等，外界的強水壓會壓縮瓶子導致瓶子發生形變，轉而壓縮內部的水，而水幾乎是不可壓的，所以瓶子只要出現一點點的形變，內部的水壓就會急劇增加，最終是內部的水壓和外界的水壓保持一直，然後就和不帶蓋子的情況類似了。當然瓶子在上述變形的過程也可能發生破壞（對於脆性材料），所以具體問題還得需要用有限元軟體進行數值模擬分析才行~

我認為:
灌滿水帶蓋塑料瓶：在深海變化不大，但是沒有配重應該沉不到深海。
灌滿水不帶蓋塑料瓶：同上。
空的帶蓋塑料瓶：在深海被壓扁，沒有配重一厘米都沉不下去。
灌滿水帶蓋玻璃瓶：在深海基本無變化。
灌滿水不帶蓋玻璃瓶：同上。
空的帶蓋玻璃瓶：在多深被壓爆看玻璃和蓋子質量，質量好了到底也不會爆掉，沒配重沉不到深海

先說第二種情況, 不會"爆", 如果材料有可壓縮性的話可能會有變形.
第一種情況下, 也要看容器和"蓋子"的材質了, 如果不是玻璃那種比較脆的材料的話, 也不會"爆", 因為在深海高壓下海水有細微的壓縮, 如果材質能夠承受一點點變形的話, 瓶內的水也被壓縮, 內外壓力平衡, 所以不會爆.
如果是脆的材料, 比如玻璃的話, 就要計算了(這種情況下或許薄的玻璃瓶反而不容易碎, 因為玻璃畢竟也是能承受細微的變形的)

就是剪切應力和壓力的區別。內外都有水，玻璃瓶主要承受和面垂直的壓力，這和一塊玻璃放在水裡區別不大，只要玻璃能耐這個壓力就沒問題。如果瓶子裡面空的，這時候內外壓差會在瓶子上某些部位形成很大剪切力的。玻璃耐壓力和剪切力一般是不一樣的，耐壓要高很多，所以內外都有水不容易碎。有些玻璃人手就能掰斷，但要壓碎不容易，一個道理。

首先，這題應該是被修改過，最初問的是空瓶。
聲明:答主985材料專業畢業，有限元軟體也用過一些，此答只為支持高票答案，不為答題。

接下來開撕。

我就不明白了，為什麼有那麼一批人一直在糾結瓶子是不是浮在水上的問題，抖機靈去貼吧比較好，知乎不需要這種思維。

你確定空瓶一定不能沉入水底？排開液體的質量和瓶子的質量哪個大你確定嗎？

你確定玻璃瓶子強度一定很差？去了解一下無機材料，哦，尤其是複合材料。實在不了解想想深海潛水器或者航天器的「玻璃」觀察窗。

你認為這種脫離實際的問題很無聊？物理學上那麼多理想實驗是不是都很無聊？伽利略的研究運動定律時的絕對光滑模型是不是也很無聊？

科學的認識和發現需要科學精神，經驗主義不是科學，任何偉大的發明和發現都是源於對最平凡事物的觀察和探究，需要一代又一代科學工作者的積累。

支持最高票答案的科學精神，這才是我們需要的知乎精神。雖然模型並不複雜，但是畫圖、修網格、運算不是一會兒就能完成的工作。知乎需要這種精神，自認為比較「機靈」的文科生滾出科學板塊，還是去微博貼吧寫段子比較適合你們。

另外，今天我就把話撂這兒，只要人類有需要，將來一定能造出——空心能沉入海底的不會被海水壓潰的玻璃瓶子！

答主希望拋磚引玉。一方面認為回答應該可以啟發讀者，另一方面卻不是很滿意自己的回答。所以本著知乎精神，希望讀者能夠給我提出意見和質疑。同時也希望大家抬起右手，在右上角給點個贊。

---------------------------------------------首先，樓主問題的主體是一瓶。我在此認為瓶裝水是封閉的。

另外，樓主問到會不會爆炸。那我認為，如果不會爆炸，那麼瓶裝水能夠在保持完整的狀態下，達到穩定狀態。至少滿足如下條件：

1.受力能夠平衡，即瓶子在內外壓差下，能夠平衡。如下圖。P_out 表示外部壓強，P_in表示內部壓強。

2.材料以及瓶子結構能夠在強內外壓下保持穩定。請記住我在此提到了兩個方面，材料以及結構。

分析步驟：

答主這個豬頭很難在不用論文程度的細緻研究以及詳細表述的情況下，把這個問題很邏輯的陳列下來。但是這也不妨礙答主舉幾個典型的例子然後分析吧？（腦補糖炒板栗）嗚嗚嗚嗚

那我們看第一種情況：

1.內外壓不相等

內外壓不相等，這是由於瓶子採用了剛性很大的材料，比如，陶瓷，玻璃，鋼鐵（注意，如果鋼瓶中裝滿液體，內外壓也可能相等。不窮舉）。

此時主要考慮結構的強度。如果結構能夠承受住內外壓力差，那麼不會爆炸。比如，蛟龍號。採用的鈦合金鋼材。這個是702所牽頭研製的。

2.內外壓力相等。此時瓶子採用塑料等材料。那麼此時考驗的是材料的穩定性。就是在這樣大的壓力下，材料會不會失穩。借用票數最高的答案的圖片

此時材料顯然失穩。（杯子不密閉，開口）
本人並不研究材料穩定性，所以並不能權威的給出相關結論。如果點贊過百，答主考慮邀請朋友補充答案。但是個人認為，上圖中杯子材質製作的瓶子，會被壓爆炸。而一般的塑料，應該材料屬性不會比該材料強很多。也就是一般塑料瓶，會爆炸

我就不分析了，說個實例。
我做過超高壓果汁。500MPa的工藝條件下沒事。世界最深處120MPa。
超高壓是一種食品殺菌工藝，利用高壓破壞酶和微生物。

為什麼感覺很多答案這麼扯淡……
看到這個問題我很奇怪啊，為什麼會爆呢？不可能啊~？！
哦，也許是玻璃瓶
點進來一看
也沒限定是玻璃瓶啊~
塑料瓶根本不會爆，因為韌性好，
也不會裂，因為韌性好，
不管是裝氣還是裝水，除了形變都不會有任何事情，因為韌性好
因為韌性好！！！
引用一位答主的計算結果，馬里亞納海溝最深處壓強約120MPa，相當於1200個大氣壓。這個壓力並不是很大哦，很多工業中都用到超過這個的壓力哦。
比如超高壓滅菌，就是用冷等靜壓機把一腔水（水裡泡著待滅菌的軟包食品）加壓到400MPa以上，一般峰值可到600MPa，最高（換介質）可達1000MPa。而軟包食品一般就是用塑料包裝的食品（包括各種塑料瓶）。
這玩意我親眼見過，農大有一台超高壓滅菌設備，我們廠也想買一台，於是拿了一批果汁去實驗一下效果。壓完之後瓶子毫無變化，滅菌效果超好，培養箱內60天以上未變質。
呃呃呃跑題了
我的意思是塑料瓶耐受120MPa壓力小菜一碟啦，形變是一定的，但是絕對不會爆。
哦，玻璃瓶一定爆。

答不上來不要強行答好嗎，
沉不沉地下去跟題目有關係嗎，
顧左右而言他。

我理解為PE瓶裝水，密封不漏水。
這跟潛水是一回事。其實就是減壓病的簡化模型。
下潛的過程不會爆，但是隨著壓力增大，會有氦經過瓶壁進入內部，升水過程如果太快，內部高壓氦不能以足夠的速度從瓶壁排出，那麼的確會爆。
潛水過程中會分階段減壓，讓氦氣和/或氮氣及時排除來防止組織中出現微泡。

那些說沉不下去而不回答的人，難道你們不知道假設嗎？難道沒碰到過把這個球看做質點的物理題嗎？

必須考慮水的彈性和玻璃的彈性。
不考慮以上兩因素就進行分析的全是胡扯。

只有我一個人覺得只可能浮在水面上么？

PS:題主問題已改就不要贊了。雖然問題還是很那啥

看了所有的答案，我不得不淚流滿面

大陸國呀大陸國，陸上國度的大多國民真的對海是一無所知的。

接下來我們通過案例來推斷在下降流和洗衣機流交錯的深海中瓶子會不會爆

========如此誤人子弟線≠≠≠≠≠≠≠≠≠≠

下降流：表層海水被迫下沉的水流。大多發生在大陸或島嶼的迎風岸，風力作用使沿岸地區發生增水現象，迫使沿岸表層海水下沉。在海流幅聚地區，海水也會因為幅聚而下沉。

(生為大陸國編譯的百度百科就是在不懂裝懂)

==========真實現象線=========
==========默念安潛線=========
我們通過優酷的實例視頻來看看下降流教學和在科莫多實拍洗衣機流的恐怖

視頻中很好的解釋了下降流的形成：

下降流是由於海水在海岸峭壁的浪堆疊形成的向下的水壓，同時說明了在一定的壓力下瓶子也是有可能被擠爆的

下降流，潛水常識(dannyleong.taobao.com)

而洗衣機流是兩種以上的流對沖形成的旋流

視頻是前年的Socorro潛點的實拍。

這事發生時戶外運動網站磨房論壇的其中一個潛友在隊伍里（他是最後拉人的其中一個）。
當時隊伍下潛深度為20米是AOW級別以上的潛水員才能下去的深度。
視頻中被捲入的潛水員1個有200次以上的經驗，1個上千次經驗。

當時的流來的毫無徵兆，導致潛水員直接轉運驚恐無法處理這個危險的狀況，而試圖將他拉出來的潛友也差點被捲入，辛虧漩渦流是自己斷的，持續時間短，否則人也出不來，旁人沒辦法拉。幸運的是事情在他們下水沒多久發生的，他們幾乎還是滿瓶的氣；更幸運的是被困的那人reg一直在嘴裡，沒被沖跑
可怕的漩渦洗衣機流Socorro Vortex May 4, 2013

視頻和討論出處來自中國最專業的業餘潛水論壇磨房

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說什麼沉不下去，拴根繩子綁塊大石頭，你看它沉不沉得下去。
在比薩斜塔上作輕重球誰先落地的實驗，你跟我說「球上不去塔。」搞笑呢？

如果不蓋瓶蓋就不會爆，因為內外壓強一樣。如果蓋瓶蓋就會爆，內外壓強不同

不會爆，但可能在三向壓應力下出現一種脆性狀態，這時候你輕輕一碰可能就裂了，但要是沒有擾動的話可能沒事

一個有自殺傾向的瓶子？

對於這個問題，作為研究液壓油體積模量的研究生來說，我還是要嚴謹一些，用理論公式來說明問題吧。

首先，跟大家普及一個概念：水是可以壓縮的！我們定義一個液體的體積模量（現在以浙江大學液壓國家重點實驗室為代表的國內液壓學術圈成為體積模量，以前很多人稱為體積彈性模量, $E=-V_0{Delta}p/{Delta}V$ ,液體的體積模量，表示了液體的抗壓縮能力。